Les performances supérieures defeuilles d'alliage de titanerepose fortement sur deux processus principaux : le travail à chaud et le travail à froid. Bien que ces deux processus puissent sembler différer uniquement par la température, ils sont très différents dans leurs mécanismes de déformation et leurs objectifs. En fait, leur coopération synergique est essentielle à la création de produits en alliage de titane haute-performances. Aujourd'hui, nous allons analyser les principales différences entre le travail à chaud et à froid des alliages de titane pour voir comment ils fonctionnent ensemble pour façonner la « résistance du noyau » des alliages de titane.
La différence la plus fondamentale entre le travail à chaud et le travail à froid réside dans le fait que la température de traitement dépasse la température de recristallisation de l'alliage de titane (généralement 600 à 950 degrés, selon la composition de l'alliage). Cela détermine directement les changements microscopiques au sein du matériau.
Le travail à chaud est un exemple typique de "ramollissement et de mise en forme à haute-température", où la température de traitement est supérieure à la température de recristallisation. La température élevée active la capacité de diffusion des atomes, permettant aux dislocations accumulées lors de la déformation du matériau de se réorganiser via la migration des joints de grains, formant ainsi une structure de grains équiaxe uniforme. Ce processus est appelé recristallisation dynamique. Il élimine non seulement complètement l'effet d'écrouissage, en maintenant une bonne plasticité, mais améliore également l'isotropie du matériau grâce au raffinement du grain. Par exemple, l'alliage de titane Gr5, couramment utilisé dans le domaine aérospatial, peut obtenir une structure équiaxiale uniforme lorsqu'il est forgé dans la région de phase supérieure à 980 degrés, améliorant considérablement la résistance aux chocs du matériau.
L'écrouissage, quant à lui, s'effectue à température ambiante ou en dessous de la température de recristallisation. Sans l’effet adoucissant de la recristallisation dynamique dû à la température élevée, la déformation plastique du matériau repose entièrement sur la multiplication des dislocations. Lors de la déformation, la densité de dislocations à l'intérieur du matériau s'accumule continuellement, formant un réseau enchevêtré de haute -densité. C'est ce que nous appelons communément l'effet d'écrouissage-augmentant directement et significativement la résistance du matériau, mais diminuant sa plasticité. En prenant comme exemple une plaque de titane Gr5 laminée à froid, une quantité de déformation de 5 % à 10 % par passage peut augmenter la résistance à la traction de 50 à 100 MPa, mais l'allongement du matériau peut chuter de 20 % à moins de 10 %, un cas typique de "plus résistant mais cassant".
Dans la production industrielle réelle, ni le travail à chaud ni le travail à froid ne peuvent à eux seuls répondre aux exigences strictes des produits-haut de gamme en alliage de titane. Bien que le travail à chaud soit très efficace dans le formage, il manque de précision dimensionnelle et de propriétés de surface ; bien que le travail à froid offre une haute précision et des performances contrôlables, il ne peut pas traiter de grandes ébauches et présente une faible déformation par passe. Par conséquent, la combinaison synergique du travail à chaud et à froid est devenue le processus principal pour la production de tôles en alliage de titane, le processus de production de tôles en alliage de titane Gr5 en étant un excellent exemple.
1. Laminage à chaud : le lingot est chauffé à environ 1 000 degrés dans la région de phase - et laminé en plusieurs passes pour obtenir une ébauche de base de 20 à 50 mm d'épaisseur. Cette étape élimine les défauts inhérents au lingot grâce à une recristallisation dynamique, formant une structure équiaxiale uniforme, établissant une base microscopique solide pour le traitement ultérieur.
2. Finition du laminage à froid : après le décapage pour éliminer le tartre d'oxyde de la feuille laminée à chaud-, celle-ci est laminée à froid-en plusieurs passes à température ambiante, avec une déformation par passe contrôlée entre 8 % et 12 %, amincissant progressivement la feuille jusqu'à une épaisseur cible de 0,5 à 5 mm. Pour éviter les fissures des bords causées par l'écrouissage, un recuit intermédiaire à 650-700 degrés pendant 1 à 2 heures est intercalé pendant le laminage à froid pour éliminer rapidement les contraintes internes.
3. Traitement final : le recuit sous vide à 600-650 degrés pendant 2 à 4 heures élimine complètement les contraintes résiduelles, obtenant finalement une tôle haute performance avec une précision dimensionnelle de ± 0,02 mm et une rugosité de surface Ra inférieure ou égale à 0,8 μm.
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